package study.算法Algorithm.常用10种算法.迪杰特斯拉算法;

import java.util.Arrays;

public class DijkstraAlgorithm {

    public static void main(String[] args) {
        char[] vertex = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G'};
        int[][] matrix = new int[vertex.length][vertex.length];
        final int N = 65535;
        matrix[0] = new int[]{N, 5, 7, N, N, N, 2};
        matrix[1] = new int[]{5, N, N, 9, N, N, 3};
        matrix[2] = new int[]{7, N, N, N, 8, N, N};
        matrix[3] = new int[]{N, 9, N, N, N, 4, N};
        matrix[4] = new int[]{N, N, 8, N, N, 5, 4};
        matrix[5] = new int[]{N, N, N, 4, 5, N, 6};
        matrix[6] = new int[]{2, 3, N, N, 4, 6, N};
        //创建Graph对象
        Graph graph = new Graph(vertex, matrix);
//        graph.showGraph();
        graph.dsj(6);
    }
}

class Graph {
    private char[] vertex;  //顶点数组
    private int[][] matrix;  //邻接矩阵
    private VisitedVertex vv;

    public Graph(char[] vertex, int[][] matrix) {
        this.vertex = vertex;
        this.matrix = matrix;
    }

    //显示图
    public void showGraph() {
        for (int[] link : matrix) {
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }

    //迪杰特斯拉算法   index 为出发顶点下标
    public void dsj(int index) {
        vv = new VisitedVertex(vertex.length, index);
        update(index); //更新出发顶点到周围顶点的距离，和前驱节点

        for (int i = 1; i < vertex.length; i++) {
            index = vv.updateArr();   //选择并返回新的访问顶点
            update(index);
        }

        vv.show();
    }

    //更新index对应的顶点到周围顶点的距离和周围的前驱顶点
    private void update(int index) {
        int len = 0;
        //根据index  遍历邻接矩阵的matrix[index]行
        for (int i = 0; i < matrix[index].length; i++) {
            //len的含义是： 出发顶点的距离 + 从index顶点到i顶点的距离
            len = vv.getDis(index) + matrix[index][i];
            //如果i顶点没有被访问过  并且 len小于 出发顶点到i顶点的距离 ，就需要跟新dis数组
            if (!vv.in(i) && len < vv.getDis(i)) {
                vv.updatePre(index, i);   //设置i顶点的前驱节点为index
                vv.updateDis(i, len);     //设置出发顶点到i 顶点的距离为  len
            }
        }
    }
}

class VisitedVertex {

    //记录各个顶点是否访问过  1表示访问过 0表示未访问，会动态更新
    public int[] already_arr;
    //每个下标对应的值为前一个顶点下标，会动态更新
    public int[] pre_visited;
    //记录出发顶点到其他所有顶点的距离，比如G为出发顶点，就会记录G到其他顶点的距离，会动态更新，求的最短距离会存放到dis
    public int[] dis;

    /**
     * @param length 表示顶点的个数
     * @param index  表示出发顶点对应的下标
     */
    public VisitedVertex(int length, int index) {
        this.already_arr = new int[length];
        this.pre_visited = new int[length];
        this.dis = new int[length];
        //初始化 dis数组   先将所有元素设置为65535  出发顶点设置为0
        Arrays.fill(dis, 65535);
        this.dis[index] = 0;
        this.already_arr[index] = 1;   //设置出发顶点已访问过
        this.pre_visited[index] = -1;   //顶点没有前驱节点  所以设置为-1
    }

    /**
     * 功能：  判断index顶点是否被访问过
     *
     * @param index
     * @return 如果访问过返回true
     */
    public boolean in(int index) {
        return already_arr[index] == 1;
    }

    /**
     * 功能：  更新出发顶点  到index顶点的距离
     *
     * @param index
     * @param len
     */
    public void updateDis(int index, int len) {
        dis[index] = len;
    }

    /**
     * 功能：更新 前驱节点数组
     *
     * @param pre   前驱节点的下标
     * @param index 当前节点的下标
     */
    public void updatePre(int pre, int index) {
        pre_visited[index] = pre;
    }

    /**
     * 功能：返回出发顶点到index顶点的距离
     *
     * @param index
     */
    public int getDis(int index) {
        return dis[index];
    }

    //广度遍历访问  寻找距离最短，且未访问的顶点作为 新的顶点去访问
    public int updateArr() {
        int min = 65535, index = 0;
        for (int i = 0; i < already_arr.length; i++) {
            if (already_arr[i] == 0 & dis[i] < min){
                min  = dis[i];
                index = i;
            }
        }
        //更新 寻找到的顶点被访问过了
        already_arr[index] = 1;
        System.out.println();
        return index;
    }

    //显示最后的结果   ,即将三个数组  输出
    public void show(){
        System.out.println("===============");
        System.out.println(Arrays.toString(already_arr));
        System.out.println(Arrays.toString(pre_visited));
        System.out.println(Arrays.toString(dis));
    }
}
